Johannes Kepler

Johannes Kepler, né en 1571, débuta sa carrière comme assistant de Tycho Brahe. A la mort de ce dernier, toutes les précieuses observations de planètes accumulées pendant une vingtaine d'années devinrent la propriété de Kepler. L'astronome allemand s'intéressa tout particulièrement au mouvement de Mars, qu'aucun système n'arrivait à reproduire avec précision. Après de très laborieux calculs, Kepler fut en mesure de déterminer l'origine des irrégularités du mouvement de Mars : l'orbite de la planète autour du Soleil n'était pas circulaire, mais consistait plutôt en un ovale ou, en termes plus précis, à une ellipse. Kepler publia ce résultat en 1609, dans Astronomia Nova (Astronomie nouvelle) et enterra définitivement l'ancien dogme de la circularité des orbites planétaires.

Kepler montra également que Mars ne parcourait pas son orbite à vitesse constante, mais à une vitesse fonction de la distance de la planète au Soleil. En fait, Kepler découvrit que le Soleil ne se trouvait pas au centre de l'ellipse de Mars, mais en un point un peu décalé appelé le foyer de l'ellipse. Lorsque la planète passait par le point de l'orbite le plus proche de ce foyer, le périhélie, sa vitesse était maximale, et lorsqu'elle passait par le point le plus éloigné, l'aphélie, sa vitesse était minimale.

Après le succès de son étude de Mars, Kepler s'attaqua également aux autres planètes. Après plusieurs années de calculs, il mit en évidence une loi très importante décrivant le mouvement de chaque planète autour du Soleil. Il montra que le carré de la période de révolution d'une planète, c'est-à-dire le temps nécessaire pour faire un tour complet, était proportionnel au cube de la taille de son orbite. Cette loi se révéla extrêmement utile car il suffisait alors de déterminer l'une de ces grandeurs, période ou dimension de l'orbite, pour immédiatement connaître l'autre. De plus, comme cette loi se généralise à tout corps en orbite autour d'un autre, elle permit plus tard de déterminer la masse de nombreux objets, aussi bien celle de Pluton que celles de nombreuses étoiles binaires.